一種單缸風冷柴油機壓鑄氣缸蓋的製作方法

2023-05-29 06:14:11

專利名稱：一種單缸風冷柴油機壓鑄氣缸蓋的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及單缸風冷柴油機，尤其涉及單缸風冷柴油機的氣缸蓋。
背景技術：
單缸非道路柴油機在農業生產中發揮著重要作用，是中小型拖拉機、微型耕作機械、排灌和噴灌機械等農業機械的主要動力源，近五年，年產銷量都在700萬臺左右。進排氣道設計是柴油機氣缸蓋設計中的重要方面。在柴油機中，進入氣缸的空氣流量和適當的渦流比對內燃機的動力性、經濟性和排放性能有著重要的影響。目前，國內外對直噴燃燒柴油機的進氣渦流的旋流氣道研究較多，而對渦流室柴油機的普通氣道研究甚少，特別是單缸風冷柴油機的壓鑄型氣缸蓋的氣道流動特性研究未見報告。壓鑄型氣缸蓋可以提高生產效率，降低成本，適合大批量生產，氣缸蓋的構造較為複雜，頂置氣門柴油機的進排氣道在氣門導管處一般都有一個轉彎通道而成，壓鑄抽芯工藝要求較高，截面形狀不能變化，至少轉彎處截面積最小，加上風冷柴油機散熱片設置在氣缸蓋的周邊，氣缸蓋壓鑄件是一個很複雜的構件，壓鑄所形成的進氣道和排氣道在氣門端還需加工。通過對現有的170F柴油機氣道研究分析發現，氣道截面為圓形，由於氣道的氣門導管方向豎直部分需機械加工，氣道成型後是圓柱體，進排氣道在氣門導管處一般都有一個轉彎通道而成，壓鑄抽芯工藝要求較高，截面形狀不能變化，至少轉彎處截面積最小，與進排氣管相連的鑄造氣道與氣缸蓋底面平行或略有傾斜，以便於拔模，鑄造部分和氣門端豎直機械加工部分在轉彎交匯處流通截面較小，在相交截面下邊緣產生尖角，流通性能較差，面積減小多的達到50%左右，致使柴油機性能差。本實用新型是針對上述問題的一個改進結構設計，此結構能提高小型柴油機的進、排氣道的流通性能，提供了一種小型柴油機用壓鑄氣缸蓋。

實用新型內容本實用新型的目的是提供一種單缸風冷柴油機壓鑄氣缸蓋。本實用新型的技術方案是一種單缸風冷柴油機壓鑄氣缸蓋，包括進氣道和排氣道，其特徵是進氣道由進氣道鑄造孔段和進氣道加工孔組成，進氣道加工孔與進氣門導杆孔同軸，進氣道鑄造孔段的橫截面積沿中心線逐漸縮小，進氣道鑄造孔段與進氣道加工孔幾何相貫，形成進氣道的轉彎彎道，在兩者的相貫交匯處，進氣道鑄造孔段的橫截面最大尺寸與進氣道加工孔的直徑相等或接近相等；進氣道加工孔底面與進氣門導杆孔下端面之間距離為O 3mm ；排氣道由排氣道鑄造孔段和排氣道加工孔組成，排氣道加工孔與排氣門導杆孔同軸，排氣道鑄造孔段的橫截面積沿中心線逐漸縮小，排氣道鑄造孔段和排氣道加工孔幾何相貫，形成排氣道的轉彎彎道，在相貫交匯處，排氣道鑄造孔段的橫截面最大尺寸與排氣道加工孔的直徑相等或接近相等；排氣道加工孔底面與排氣門導杆孔下端面之間距離為0 3mm ；所述進氣道鑄造孔段的軸線與氣缸蓋安裝面之間的夾角α =20° 45° ；排氣道鑄造孔段與氣缸蓋安裝面之間的夾角β =20° 45°。[0006]進一步，進氣道鑄造孔段和排氣道鑄造孔段的橫截面積沿中心線逐漸縮小，其拔模斜度小於等於3%。進一步，所述進氣道鑄造孔段和排氣道鑄造孔段的橫截面的形狀為帶圓角的四邊形。進一步，所述進氣道鑄造孔段和排氣道鑄造孔段的橫截面的形狀為矩形與半圓形的組合，且矩形在上方，半圓形在下方。進一步，進氣道加工孔底面與進氣門導杆孔下端面之間距離為2 3mm ；排氣道加工孔底面與排氣門導杆孔下端面之間距離為2 3mm。進一步，所述進氣道鑄造孔段的軸線與氣缸蓋安裝面之間夾角α為20° 35°， 排氣道鑄造孔段與氣缸蓋安裝面之間夾角β為20。 35°。在本實用新型中，進、排氣道鑄造孔段的軸線與氣缸蓋安裝面之間的夾角大小對進、排氣道的流量係數有直接影響，進、排氣道的流量係數隨夾角度數值的增大而增大。試驗結果表明，若夾角小於20°，流量係數會明顯減少，因為夾角愈小，在轉彎處流線與氣道壁面間形成一個或數個漩渦，使氣門處產生不流動的空間，使實際流通截面變小；在進氣道鑄造孔段和排氣道鑄造孔段設有小於3%拔模斜度，使截面面積沿中心線漸縮便於抽芯脫模；進氣道鑄造孔段和排氣道鑄造孔段的截面形狀應採用四角帶圓角的四邊形或者矩形與半圓形的組合，這種特定截面的氣道形狀可以增加進氣道和排氣道在鑄造孔段和加工孔段相交在轉彎處的截面積，提高氣道機械加工部分的上平面深度，可以使氣道鑄造孔段在與加工孔段相貫產生的截面最大化，從而有效地消除了截面的突變對進排氣流量的影響，避免在轉彎處附近產生大的氣體流動渦團，能提高有效流通面積；減少氣體流動的流速急變， 降低氣道的流動阻力。採用上述結構可使柴油機的進氣道和排氣道都有較高的流通係數， 增大進氣量實現提高發動機功率的目的。經試驗和測試，本實用新型與現有170F柴油機氣缸蓋相比，氣道流動特性得到了改善，提高了進、排氣道的流通能力，流通係數增加15 23%，柴油機的輸出功率提高了 8 11 %，燃油耗降低在2 6 %，發動機排放降低，通過與供油系統優化匹配柴油機達到了我國現階段排放限值。

圖1是本實用新型的結構示意圖，是從氣門室蓋安裝面觀察到的主視圖；圖2為圖1的左視圖；圖3為圖1的右視圖；圖4為圖1中A-A位置的剖視圖；圖5是圖4中B-B橫截面的一種形狀示意圖，帶圓角的四邊形；圖6是圖4中B-B橫截面的另一種形狀示意圖，矩形與半圓形的組合；圖7為進、排氣道鑄造孔段的軸線與氣缸蓋安裝面的夾角對進、排氣道的流量係數影響的關係圖，其中，X軸為夾角數軸，Y軸為流量係數數軸。圖中，1-進氣道；2-排氣道；11-進氣道鑄造孔段，12-進氣道加工孔；21-排氣道鑄造孔段；22-排氣道加工孔；3-進氣門導杆孔；4-排氣門導杆孔；5-氣缸蓋安裝面；6-進氣道加工孔底面；7-進氣門導杆孔下端面；8-排氣道加工孔底面；9-排氣門導杆孔下端面。
具體實施方式
以下結合附圖說明本實用新型的具體實施方式
實施例1 一種單缸風冷柴油機壓鑄氣缸蓋，如圖1 圖4所示，包括進氣道1和排氣道2，進氣道1由進氣道鑄造孔段11和進氣道加工孔12組成，進氣道加工孔12與進氣門導杆孔3同軸，進氣道鑄造孔段11的橫截面的形狀為四角為圓角的正方形，且面積沿中心線逐漸縮小，其拔模斜度為2 %，進氣道鑄造孔段11和進氣道加工孔段12幾何相貫，形成進氣道1的轉彎彎道，在兩者的相貫交匯處，進氣道鑄造孔段11的橫截面最大尺寸與進氣道加工孔12的直徑相等；進氣道加工孔底面6與進氣門導杆孔下端面7之間距離為3mm ；排氣道2由排氣道鑄造孔段21和排氣道加工孔22組成，排氣道加工孔22與排氣門導杆孔4 同軸，排氣道鑄造孔段21的橫截面積沿中心線逐漸縮小，其拔模斜度為2%，排氣道鑄造孔段21和排氣道加工孔22幾何相貫，形成排氣道2的轉彎彎道，在相貫交匯處，排氣道鑄造孔段21的橫截面最大尺寸與排氣道加工孔22的直徑相等；排氣道加工孔底面8與排氣門導杆孔下端面9之間距離為3mm ；所述進氣道鑄造孔段11的軸線與氣缸蓋安裝面5之間的夾角α =25° ；排氣道鑄造孔段21與氣缸蓋安裝面5之間的夾角β = 27°。實施例2 在實施例中，所述進氣道鑄造孔段11和排氣道鑄造孔段21的橫截面的形狀為矩形和半圓形組合，矩形在上方，半圓形在下方。實施例3 在實施例1中，進氣道加工孔底面6與進氣門導杆孔下端面7重合；排氣道加工孔底面8與排氣門導杆孔下端面9重合。
權利要求1.一種單缸風冷柴油機壓鑄氣缸蓋，包括進氣道(1)和排氣道O)，其特徵是進氣道(I)由進氣道鑄造孔段(11)和進氣道加工孔(1 組成，進氣道加工孔(1 與進氣門導杆孔(3)同軸，進氣道鑄造孔段(11)的橫截面積沿中心線逐漸縮小，進氣道鑄造孔段(11)與進氣道加工孔(1 幾何相貫，形成進氣道(1)的轉彎彎道，在兩者的相貫交匯處，進氣道鑄造孔段(11)的橫截面最大尺寸與進氣道加工孔(1 的直徑相等或接近相等；進氣道加工孔底面(6)與進氣門導杆孔下端面(7)之間距離為0 3mm ；排氣道⑵由排氣道鑄造孔段和排氣道加工孔0 組成，排氣道加工孔0 與排氣門導杆孔同軸，排氣道鑄造孔段的橫截面積沿中心線逐漸縮小，排氣道鑄造孔段和排氣道加工孔02) 幾何相貫，形成排氣道的轉彎彎道，在相貫交匯處，排氣道鑄造孔段的橫截面最大尺寸與排氣道加工孔0 的直徑相等或接近相等；排氣道加工孔底面(8)與排氣門導杆孔下端面(9)之間距離為O 3mm ；所述進氣道鑄造孔段(11)的軸線與氣缸蓋安裝面(5)之間的夾角α = 20° 45° ；排氣道鑄造孔段與氣缸蓋安裝面(5)之間的夾角β = 20° 45°。
2.根據權利要求1所述單缸風冷柴油機壓鑄氣缸蓋，其特徵是進氣道鑄造孔段(11) 和排氣道鑄造孔段的拔模斜度小於等於3%。
3.根據權利要求1所述單缸風冷柴油機壓鑄氣缸蓋，其特徵是所述進氣道鑄造孔段(II)和排氣道鑄造孔段的橫截面的形狀為帶圓角的四邊形。
4.根據權利要求1所述單缸風冷柴油機壓鑄氣缸蓋，其特徵是所述進氣道鑄造孔段 (11)和排氣道鑄造孔段的橫截面的形狀為矩形與半圓形的組合，且矩形在上方，半圓形在下方。
5.根據權利要求1所述單缸風冷柴油機壓鑄氣缸蓋，其特徵是進氣道加工孔底面(6) 與進氣門導杆孔下端面(7)之間距離為2 3mm ；排氣道加工孔底面(8)與排氣門導杆孔下端面(9)之間距離為2 3mm。
6.根據權利要求1所述單缸風冷柴油機壓鑄氣缸蓋，其特徵是所述進氣道鑄造孔段 (11)的軸線與氣缸蓋安裝面(5)之間夾角α = 20° 35°，排氣道鑄造孔段Ql)的軸線與氣缸蓋安裝面(5)之間夾角β = 20° 35°。
專利摘要一種單缸風冷柴油機壓鑄氣缸蓋，進氣道鑄造孔段和排氣道鑄造孔段的拔模斜度都小於3％，進、排氣道鑄造孔段與進、排氣道加工孔幾何相貫，形成進、排氣道的轉彎彎道，在幾何相貫交匯處，進、排氣道鑄造孔段的橫截面最大尺寸與進、排氣加工孔的直徑相等；進、排氣道加工孔底面與進、排氣門導向孔下端面之間距離為0～3mm，進、排氣道鑄造孔段和進、排氣道加工孔在相貫交匯處的截面積最大；進、排氣道鑄造孔段的軸線與氣缸蓋安裝面之間的夾角為20°～45°；與現有的170F柴油機氣缸蓋的相比，進、排氣道的流通係數增加15～23％，功率輸出提高了8～11％，燃油耗降低在2～6％，排氣更乾淨，可降低柴油機的排放汙染物。
文檔編號F02F1/42GK202250441SQ20112035015
公開日2012年5月30日 申請日期2011年9月17日 優先權日2011年9月17日
發明者劉勝吉, 王建, 許貴生, 黃晨春 申請人:常州壇柴機電有限公司